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Calculer une valeur de vitesse

Posté par
lenageurdu66
10-04-12 à 18:20

Bonjour,

Voici l'exercice..

Une balle de golf de masse m= 45 g tombe en chute libre sans vitesse initiale d'une hauteur h = 10 m par rapport au sol, choisi comme référence des énergies potentielles de pesanteur.

1) Quelles sont les hypothèses du modèle de la chute libre ? Que dire de l'énergie mécanique de la balle lors d'une chute libre ?
2) Quelle est la diminution de l'énergie potentielle de pesanteur ?

Pour la 1) je ne sais pas les hypothèse mais j'ai dit que lors d'une chute libre, l'énergie mécanique reste constante.
Puis je ne comprend pas le sens de la question 2). Je dois calculer l'énergie potentielle en haut du tremplin lors de son départ ?

Merci de m'aider..  

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 11-04-12 à 20:38

Bonjour,

Oui pour la conservation de l'énergie mécanique, mais parce que les frottements sont négligés.
Et c'était le sens du début de cette première question :
Les hypothéses de la chute libre sont que l'objet en chute n'est soumis qu'à une seule force : son poids. La poussée d'Archimède est négligée et les frottements sont négligés.

Question 2
Puisque le sol est choisi comme référence pour les calculs de la variation de l'énergie potentielle de pesanteur du système Terre-objet, l'énergie potentielle de pesanteur y est nulle.
Mais ce n'est pas le cas à la hauteur de 10 mètres par rapport au sol.
Que vaut l'énergie potentielle de pesanteur à cette hauteur ?

Posté par
Alexiaa22
re : Calculer une valeur de vitesse 12-04-12 à 22:57

J'ai le même sujet, je je dois dire que je n'y arrive pas du tout.

A cette hauteur l'énergie potentielle de pesanteur vaut : 4,41 J. car Epp= MGZ
               = 0,045 x 9,8 x 10
               = 4,41

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 13-04-12 à 07:49

Bonjour Alexiaa22

Oui, c'est bien.
Cela aurait été parfait si tu avais remis l'unité après le calcul
L'énergie potentielle de pesanteur du système Terre-objet (origine des énergies potentielles de pesanteur : le sol) quand la balle est à h = 10 m au-dessus du sol vaut :
Epp = m.g.h = 0,045 9,8 10 = 4,41 J (ou 4,41 joules)

Quand la balle tombe (sans vitesse initiale) de 10 mètres en chute "libre" (sans poussée d'Archimède, sans force due aux frottements avec l'air...) son énergie potentielle de pesanteur diminue de 4,41 joules.
Mais son énergie mécanique, avec ces hypothèses, reste constante.
Il y a donc augmentation, de la même quantité, de son énergie cinétique...

Posté par
Alexiaa22
re : Calculer une valeur de vitesse 14-04-12 à 17:01

Merci !


Donc pour répondre a la question 2.Quelle est la diminution de l'énergie potentielle de pesenteur de la balle ? Je n'est pas très bien compris comnment raisonner.

En revanche pour la question 3.En déduire la variation d'énergie cinétique de la balle, je pourrais dire qu'il y a une augmentation de l'énergie cinétique de la même quantité de la diminution de l'énergie potentielle de pesenteur. Je ne sais pas si c'est très bien formulé.

Posté par
Alexiaa22
re : Calculer une valeur de vitesse 14-04-12 à 17:06

Ah ! C'est bon, après avoir relu votre commentaire, j'ai compris ! Merci beaucoup.

Par contre pour ma question 4.Calculer la valeur de la vitesse de la balle lorsqu'elle arrive au sol.Je n'est pas trop compris. Désolé de vous déranger encore..

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 14-04-12 à 17:25

Tu connais donc l'énergie cinétique de la balle quand elle arrive au sol...
Il n'est pas difficile d'en déduire sa vitesse.

Posté par
Alexiaa22
re : Calculer une valeur de vitesse 14-04-12 à 17:53

?

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 14-04-12 à 17:55

Quelle est la valeur de l'énergie cinétique quand la balle arrive au sol ?

Comment calcules-tu une énergie cinétique ?

Posté par
Alexiaa22
re : Calculer une valeur de vitesse 14-04-12 à 21:34

Ec = 1/2 x m x v²

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 15-04-12 à 07:19

Exact !

Puisque tu connais la valeur de la masse et celle de l'énergie, il est simple d'en déduire la vitesse (n'oublie pas l'unité ! )

Posté par
Yuki
re : Calculer une valeur de vitesse 02-05-12 à 15:50

Bonjour, j'ai le même exercice. Et pour la dernière question je voudrais savoir si s'est bien comme cela que l'on doit faire :

Ec = 1/2 mv2
4.41 = 1/2 * 0.045 * v2
4.41/(1/2)=0.045*v2
8.82/(0.045)= v2
v = 196
v = 14 m/s

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 03-05-12 à 07:22

Oui, c'est bon.

On peut faire comme tu as fait. On peut aussi faire ainsi :

L'énergie cinétique à l'arrivée au sol est égale à l'énergie potentielle quand la balle est au départ ; donc :

(1/2).m.v2 = m.g.h
d'où
v2 = 2.g.h
et
\large v\,=\,\sqrt{2.g.h}

Application numérique :
v = (2 9,8 10) = 196 = 14 m.s-1

soit déjà une vitesse d'environ 50 km.h-1 en tombant de "seulement" 10 mètres.

Posté par
Lalita
re : Calculer une valeur de vitesse 21-03-13 à 16:37

Bonjour, j'ai cet exercice à faire et je suis boquée à la question 3).
Je me disais que comme on sait que Em = 0 alors on peut utiliser la formule Em = Ec + Epp
mais ça me donne Ec = -4,4 J

Mais quand je fais ensuite la question 4) ça ne va pas puisque Ec est négatif et qu'on ne peut pas faire la racine carrée d'un nombre négatif.

J'espère que vous pourrez m'aider. Merci d'avance

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 21-03-13 à 18:03

Bonjour Lalita

Pourquoi écris-tu "on sait que Em = 0" ?

À aucun moment dans cet exercice l'énergie mécanique (qui est constante) n'est nulle.

Citation :
[le] sol, choisi comme référence des énergies potentielles de pesanteur.


Quelle est l'énergie mécanique de la balle quand elle se trouve à 10 mètres au-dessus du sol, et donc quand elle n'a pas commencé sa chute ?

Posté par
Lalita
re : Calculer une valeur de vitesse 21-03-13 à 18:18

J'ai écris Em = 0 car c'est la prof qui me l'a dit par rapport à la première question.

quand elle se trouve à 10m c'est Em = 0 puisqu'elle n'a pas commencé à tomber

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 21-03-13 à 18:27

Eh non !

Puisque l'origine de l'énergie potentielle de pesanteur est au sol, quand la balle se trouve à 10 m au-dessus du sol, cette énergie potentielle de pesanteur vaut :
Epp = m.g.h = 0,045 9,8 10 = 4,41 J

Puisque la balle n'a pas commencé de tomber, sa vitesse est nulle et son énergie cinétique vaut :
Ec = 0 J

Donc... quand la balle se trouve à 10 m au-dessus du sol, son énergie mécanique vaut :
Em = Epp + Ec = 4,41 + 0 = 4,41 J

Elle conservera cette énergie mécanique pendant toute sa chute, jusqu'au sol.

Posté par
Lalita
re : Calculer une valeur de vitesse 21-03-13 à 18:48

ah d'accord.
Merci de ton aide maintenant j'ai compris

Posté par
Coll Moderateur
re : Calculer une valeur de vitesse 21-03-13 à 18:52

Je t'en prie.
À une prochaine fois !



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